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一线厂商献策:2G核心网如何向3G演进

http://www.sina.com.cn  2006年07月26日 08:32  中国电子报

  特邀嘉宾

  中兴通讯股份有限公司南京研发中心 龚德华

  中兴通讯股份有限公司南京研发中心 由志红

  上海贝尔阿尔卡特MCG 李伟

  诺基亚网络核心网络销售总监 于晓晗

  朗讯网络方案部资深技术总监 何其锐

  GSM核心网引入移动软交换既是未来2G、3G网络融合的需要,也是业务发展的需要,同时可以保护运营商的投资。在本期专题中,来自一线、具有丰富经验的各家厂商,详细分析了当前运营商核心网的网络现状,并结合网络的未来发展目标,对核心网建设提出了各自的建议和规划方案。

  对中国运营商来说,目前核心网现状是怎样的?

  龚德华

  GSM核心网主要分为汇接网和本地网,汇接网或本地网内采用网状网组网,话路路由信令配置复杂。传统的电路交换型MSC容量小,处理能力低,节点众多,导致升级工作量巨大,周期长。由于局所多,传输、电源和机房等配套设备建设成本相应成倍增长,设备的管理与维护按照全国、省(区)、市分级设置,网管维护力量过于分散,运维成本高。市场的激烈竞争、3G的急速发展、技术体制的变革,也使得GSM面临着前所未有的挑战。

  外部环境由垄断走向竞争:目前运营商之间的市场竞争正由资费、覆盖的竞争逐步走向业务、服务、形象的竞争,而随着新型业务不断涌现,如:MMS、位置业务、PPT、IM、IMS等,又对运营商和移动网络本身提出了新的需求。

  全球3G进入发展阶段:2005年,3G业务在全球得到快速普及,据美国市场调研公司TeleGeography最新数据显示,全球3G用户2010年将达5亿,增长潜力惊人。从目前的形式综合分析,国内的3G牌照2006年应该颁发,3G在中国已经指日可待。

  IP带来电信网组网模式的变革:电信网络的发展趋势是移动化、多媒体化、个性化。传统的电信网络以语音业务为主,采用垂直的网络、分层的TDM网络结构,终端较为单一。而基于IP的下一代网络则以多媒体业务和数据业务为主,网络结构也演进为分层的网络、扁平的IP网,终端则体现出智能化、多样性的趋势。

  软交换带来维护体制的变革:下一代网络的发展方向为NGN网络,采用分层的网络结构,WCDMA从R4版本开始就是基于此架构。软交换作为NGN的核心控制层,有利于实现“集中控制、集中维护”。NGN的出现使得传统电信网络这种分散的运营模式面临着严重的挑战,“集中控制、集中维护”的运营模式将会更加体现电信网络“可运营、可维护、可管理”的理念。

  GSM核心网面临这么多的问题和挑战,我们应该如何面对,如何降低运营成本,如何提高新业务开发能力,从而提高核心竞争力?如何满足3G核心网的发展需要,顺利过渡到下一代网络,进而融合成一个多业务的IP承载网络?采用移动软交换技术是GSM核心网后续发展的最佳选择。

  李 伟

  3G网络要求核心网不仅要满足大容量、组网简单,更要求可以快速地提供各种丰富的业务,目前的网络情况很显然不能满足上述需求。

  电信网络的发展趋势是移动化、多媒体化、个性化,IP技术是实现这一目标的基础。IP技术使得传统电信网络的组网模式面临着很大的挑战,分离的多业务网络向单一的宽带多业务网络演进,垂直的网络向分层的网络演进,分层的TDM网络向扁平的IP网络演进。

  NGN的出现使得传统电信网络这种分散的运营模式面临着严重的挑战:“集中控制、集中维护”的运营模式将会更加体现电信网络“可运营、可维护、可管理”的理念。软交换作为NGN的核心控制层,采用开放的、分层的网络组织架构,实现异构网络的融合互通,有利于实现“集中控制、集中维护”。

  基于3GPP的移动软交换是移动网络发展的趋势,通过在WCDMA的不同阶段分别引入移动软交换核心网,最终实现移动网络向NGN的平滑演进。在第一阶段(R4阶段)电路域引入承载和控制分离的移动软交换分层架构,将传统话音业务从专用的TDM承载移植到统一的IP/ATM多业务传输网络;第二阶段(R5/R6阶段)通过引入IMS域以及统一的多媒体控制协议SIP,使软交换从传统的IP电话业务延伸到实时的移动多媒体应用,实现真正的端到端的IP业务特性,是移动网络向NGN演进的方向。

  何其锐

  中国移动和中国联通是目前国内两大无线运营商。中国移动拥有一个GSM网络,并实现了全网GPRS覆盖,拥有约2.7亿用户。中国联通拥有两个移动网络,即一个CDMA网络和一个GSM网络。其中CDMA网络已实现全网1X覆盖,约有3400多万用户;GSM网主要以话音业务为主,约有1亿用户,并计划在大城市逐步实施GPRS覆盖,目前已在北京、上海等大城市开始GPRS商用实验。

  对中国移动和中国联通的GSM网络来说,一方面由于现有的2G核心网设备,尤其是2G-MSC大部分已在网上服役近10年,亟待技术更新;另一方面3G核心网设备随着全球商用的步伐加快而不断成熟,因此国内运营商也已开始考虑陆续引入具备3G能力的核心网设备,一方面满足2G核心网的扩容需求,另一方面更新换代。

  爱立信

  中国移动经历了十多年的发展,网络规模、用户规模都跃居世界第一,在世界移动通信领域扮演着越来越重要的角色。但是随着新技术、新网络的不断涌现,2G核心网的一些弊端也慢慢暴露出来。目前2G核心网主要分为本地网和汇接网,网元包括MSC、HLR、GMSC、TMSC、LSTP等。其中MSC数量最大,占比重最高。

  这种网络结构复杂,运营成本较高,新业务提供缓慢,与下一代网络融合较困难。我们可以预见,在不久的将来,中国移动必将经历2G向3G转型的重要过程。面对着一个新技术、新网络,中国移动必须要考虑以下两个问题:如何在部署3G网络的同时最大限度地利用现有2G网络资源;如何在初期3G网络覆盖受限的情况下,保持业务的平滑过渡。

  鉴于2G网络将在很长时间内与3G网络共存的事实,引入一个可以同时接入两种不同的移动接入网的核心网将是一种非常有效的网络解决方案。

  当前核心网应该如何向3G演进,才能保障运营商利益的最大化?

  爱立信

  中国移动在面临着2G网络向3G网络转型的时候,考虑适时部署移动软交换网络和公共核心网,可以最大限度地保护2G既有投资,充分利用2G网络现有覆盖,从而保证高效优质网络服务质量,树立强大的品牌形象。

  移动软交换的核心概念就是将控制部分和交换部分分离,即将原先MSC分成MSC服务器(MSC-Server)和媒体网关(MGW)、移动软交换优势表现在:

  有效降低成本。由于移动软交换采用了分层结构,在MGW之间可以采用IP传输,从而大幅度降低传输费用;并且交换都在本地MGW上完成,有效降低传输费用,从而降低CAPEX和OPEX。

  高效提供新业务。传统的网络架构是垂直化的,每个业务都“各自为政”,各自都用单独的一套辅助系统,如网管系统、计费系统等等。引入新业务速度势必很慢。移动软交换将从过去支持简单业务的垂直模式发展到承载多业务融合的水平模式,能够充分利用网络资源,使移动网络向多媒体网络的高级阶段迈进,是一个从量变到质变的飞跃。

  成功面向将来。移动软交换是目前网络发展趋势,符合将来网络发展潮流,能够有效支撑IP多媒体子系统(IMS)的顺利演进,从而最大化保护运营商既有投资。

  由志红

  软交换是传统电信网络向下一代网络转型的必由之路。软交换就是采用开放的、分层的网络组织架构,实现异构网络的融合互通,是下一代网络的核心技术。3GPP定义的WCDMA体系结构中,移动软交换的应用可以划分为两大阶段。

  第一阶段:R4阶段

  CS域引入承载和控制的移动软交换分层架构,将传统话音业务从专用的TDM承载移植到统一的IP/ATM多业务传输网络。在R4中,CS域采用MSC Server+MGW的软交换架构,MSC Server和MGW之间采用标准的H.248接口。交换机可以提供灵活的接口,可根据组网需要提供TDM/ATM/IP接口。

  第二阶段:R5/R6阶段

  通过引入IMS域以及统一的多媒体控制协议SIP,使软交换从传统的IP电话业务延伸到实时的移动多媒体应用,实现真正的端到端的IP业务特性,是移动网络向NGN演进的目标网结构。

  GSM核心网引入移动软交换,从今后网络融合、业务发展、运营商投资保护等方面都具有积极的意义:2G、3G网络融合的需要,2G、3G网络融合包括四个层面:统一的移动软交换网络、统一的IP承载网、一体化的业务平台、一体化的支撑系统。

  长远的投资保护:随着2G用户的增加以及3G的日益临近,竞争日益加剧,现有GSM网络在容量、处理能力越来越不能满足要求,尤其不能适应3G移动软交换核心网的组网要求。适时引入移动软交换核心网不论是现有GSM网络改造还是未来部署3G网络,都便于全网向移动软交换网络平滑演进。

  业务发展的需要:移动软交换核心网能提供移动业务汇聚功能,实现全网业务的统一提供和部署。

  总之,GSM核心网引入移动软交换是技术发展的必然趋势,可以有步骤、分阶段地在GSM现网中引入移动软交换,最终满足未来2G、3G网络融合的需要。中兴通讯在2G、3G组网上有着丰富的经验,在海外不少国家已经有了3G网络的规模商用,充分验证了2G/3G核心网演进技术,能提供成熟的2G/3G核心网演进方案。

  于晓晗

  从国内的情况看,中国电信、中国网通、中国移动和中国联通四大运营商对IMS的感觉各有不同。中国电信和中国网通关心移动化问题,如何能够利用他们的固网优势,和未来的3G牌照相结合,从而超过自己的竞争对手,是他们所渴求的。对中国电信和中国网通来说,IMS更重要的是可以在移动领域和中国移动、中国联通有可以竞争的砝码。从这一点出发,对现有资源的整合是中国电信和中国网通最关心的话题。

  对中国移动和中国联通来讲,重要的是如何发挥在移动多媒体业务方面和终端用户的优势,进一步解决接入问题,在固定和移动融合实现以后,可以提供相应的接入手段,以避免自己的不足。

  应该说,IMS目前在中国的发展比较顺利。中国移动已经进行了第一期的IMS测试,目前正在筹划第二期的测试,包括规范的制订和参与问题。在中国电信,有几家厂商都有测试平台和实验系统。之所以说IMS在中国发展并不存在问题,是因为从产品的完善性角度来讲,中国的IMS标准和欧洲的IMS一样,而且诺基亚等厂商的产品都已经很成熟,有很多客户应用,这些都是未来中国运营商使用IMS的经验。

  运营商对根据自己的竞争对手提供的业务来考虑自己的竞争策略。比如说融合业务的提供,移动运营商要想向固网融合的话,在核心网更多地会考虑该网与原来的移动网或者以后的3G网络有什么样的演进关系,这是移动运营商要更关注的。固网运营商要以IMS为核心的话,更多地则是要考虑其以IMS为核心的网络跟原来固网的演进关系与互通关系。

  何其锐

  固网运营商在考虑3G发展时有几种可行方案。在融合IMS和3G方面,可以在同一平台上同时支持IMS会话控制和3G核心网功能。另外,无论是固网还是移动应用,都可用同一媒体网关。这样的解决方案,使得运营商能更高效率、更低成本地运营一个融合有线无线的网络。

  固网运营商如果选择先升级它的固网,可以在网络核心先部署“IMS会话管理”和网络控制器并网关,与PSTN互通,以后要加入3G功能,只需要在核心网平台上加载相应的3G硬件和软件便可。如果固网运营商先部署3G,后升级固网,也可在同一软硬件平台上先建3G核心网,再加载IMS网元功能。

  在3G启动之前,固网运营商可以考虑先行建设和完善用户数据库;另外,也可以搭建统一综合应用平台,提前为3G建设做好一切准备,缩短建设时间。在下一步扩容或新增核心网设备时,应考虑兼具融合有线无线功能的核心网设备,亦即具备FMC功能的产品,从而可以进一步缩短3G建设的时间,同时更大地保护了投资利益。

  在核心网向3G演进过程中,贵公司提供了怎样的解决方案?

  龚德华

  由于目前GSM核心网组网庞大并且复杂,在核心网引入移动软交换的过程中,可以采用循序渐进的方法。以下针对汇接网、本地网以及关口局分别进行规划。

  汇接网规划

  从节省投资、平滑演进角度考虑,汇接网在引进软交换时建议直接引入R4移动软交换设备,并采用标准的R4 Nc和Nb接口,便于GSM移动软交换汇接网接入未来的3G网络,同时可以平滑演进到移动软交换目标网,而应该避免采用当前的软交换汇接网VoIP解决方案。由于GSM现网以传统电路交换方式的交换机为主,考虑到设备的最大利用率,建议汇接网引进移动软交换的过程分为两个阶段:移动软交换汇接网

  的初期融合和移动软交换汇接网的融合目标网结构。

  本地网规划

  GSM本地网引进移动软交换需要充分考虑今后向3G的平滑过渡、2G与3G业务的互通以及2G/3G网络与其他网络的互通,同时需考虑2G/3G网络统一运营和管理的需要,从而保护运营商投资。本地网的改造分为两个阶段:新建移动软交换端局和对TC单元改造、核心网启用TrFO功能。

  关口局规划

  从网络发展趋势考虑,现有GSM关口局无论是在容量、处理能力还是业务能力等方面都无法满足要求,尤其不能适应R4核心网和软交换的组网要求。可以考虑建设独立的2G/3G移动软交换综合关口局,实现移动网络在关口局的融合。

  爱立信

  爱立信提供了公共核心网(Common Core)解决方案。这其中包含两层内容,第一个是部署移动软交换网络,第二个就是部署2G/3G无缝网络。虽然是以不同的接入方式,即2G的GSM和3G的WCDMA接入,但是可以看到公共核心网网络框架使用了公共的网络结构、公共的节点、公共的传输、公共的信令和公共的维护网管系统。

  公共网络结构。移动软交换的网络架构可以在保护既有投资基础上最大化GSM和WCDMA网络运营能力。从国内外的案例来看,移动软交换由于它的灵活和日趋成熟,越来越得到运营商的青睐。

  公共的节点。MGW、MSC、SGSN各个网络节点都可以同时动态接入GSM和WCDMA,而且在节点内部,资源完全共享,使得利用率达到最高。

  公共的传输。爱立信提供的移动分组骨干网Mobile-PBN可以为各个节点之间提供完整的、通用的传输整体解决方案。

  公共的信令。由于在核心网中都已融合了信令网管功能,所以公共核心网能够提供基于TDM、ATM和IP的信令功能。

  公共的维护网管。爱立信的维护网管系统OSS-RC能够对GSM和WCDMA进行统一的管理,运营商在2G的网管经验完全可以应用在3G网络中,从而可以节省大量的运维成本。

  公共核心网的优势表现在:

  能够有效地利用网络节点容量。爱立信的MSC和SGSN内部资源是完全共享的,同时应用于GSM和WCDMA业务,部署公共核心网之后,就可以有效利用网络容量。

  可以将GSM和WCDMA网络作为一个网络进行管理。由于爱立信核心网设备MSC和SGSN均已具备GSM和WCDMA双接入能力,这将为运营商网络管理、网络规划带来众多好处。

  何其锐

  朗讯的3G核心网产品系列同时支持2G和3G无线接入子系统,使运营商可以提前引入3G核心网来满足2G核心网的扩容需求,从而保护运营商投资利益。朗讯的3GMSC还可通过增加CSCF功能模块,在同一平台实现向IMS的平滑演进,使运营商的投资利益得到了进一步的保护。

  朗讯的3G核心网设备在实现上充分考虑了与现网中2G设备的互操作,并在美国的Cingular和欧洲的mmO2网中得到了很好的验证。

  对于GSM网,并不存在升级现有2G核心网以满足未来3G系统的需求。事实上,运营商已在逐步地引入3G核心网设备代替2G的扩容,2G系统根本没有剩余容量用以升级支持3G。从技术和投资保护角度出发,升级2G系统不能满足长远技术发展,也不符合运营商的投资利益。

  朗讯拥有一系列先进的3G核心网产品,包括3GMSC服务器,MGW、SGSN、GGSN、HLR(USDS)。其中3GMSC服务器,MGW符合控制和承载分离的R4结构,并且可以通过在3GMSC服务器硬件上加载“朗讯会话管理”(Lucent Session Manager)软件来实现CSCF功能,平滑升级到R5/IMS。

  超级USDS可以提供高达5000万用户的容量,支持CDMA和UMTS,并可通过软件升级支持HSS。朗讯在IMS领域中处于领先地位,计有8个与全球性大运营商的IMS商用合同,并正与16个运营商联合进行77个IMS试验网,包括有线、无线和融合的解决方案。

  对于CDMA网络,如前所述,其电路域核心网(MSC)已随1X网络的建设完成。分组域设备PCF、PDSN则可通过必要的软件升级和扩容便可支持3G/EV-DO。

  李伟

  上海贝尔阿尔卡特5020 Spatial Atrium移动软交换解决方案包括无线软交换WSS(Wireless Soft Switch)、无线媒体网关WMG(Wireless Media Gateway)以及无线网管三部分。无线软交换WSS及呼叫服务器(MSC Ser-ver),主要功能是控制媒

  体网关(Media Gateways)并且管理所有语音和数据业务的呼叫。无线媒体网关WMG即Media Ga-teway,完成业务流的交换、承载功能。5020 Spatial Atrium移动软交换解决方案特点:多主要包含商用案例多、功能多、支持的业务多以及兼容性测试多。

  上海贝尔阿尔卡特5020 Spatial Atrium移动软交换解决方案具有4个特点:多、快、好、省。

  “多”是指全球范围内商用案例最多的移动软交换解决方案,已经获得世界上主流移动运营商的大规模正式商用,广泛应用于2G网络和3G网络的汇接局、关口局和端局。承载网络包括TDM、ATM、IP以及多种承载并行组网,创新的承载资源管理与同步机制以及多承载间可控的路由算法确保系统在任何承载方式下均有高QoS表现,并且具备平滑演进到全IP网络的能力。

  “快”意味着网络部署快、业务开发和实施快以及服务响应快。上海贝尔阿尔卡特5020 Spatial Atrium移动软交换全面满足R4开放架构,业务、控制和承载分离,基于电信级的开放IT通用平台,新业务的开发周期仅仅是传统交换机的1/3。另外,由于WSS的大容量,可以大规模降低交换机的数目,国外实际运营数据表明,采用5020 Spatial Atrium移动软交换的核心网,新业务实施的集成工作量不到传统交换机的30%,而快速推出新业务是运营商创造商机赢得竞争的关键。

  “好”指的是系统性能好、可管理和可维护性好以及持续平滑演进能力好。截至目前阿尔卡特在全球范围内部署的WSS,可靠性超过99.999%。5020 Spatial AtriumTM移动软交换特有的承载资源管理机制和语音增强技术以及WMG中双交换矩阵技术等大幅度提高了话音的QoS,降低了通话建立时长,增强了系统资源的利用效率。

  “省”指CAPEX和OPEX的节省。5020 Spatial Atrium一个平台可以同时支持2G、3G、IMS和UMA多种应用,并且WSS中集成了计费网关和网元管理服务器,大幅度减少了相关设备的数量。另外,

  5020 Spatial Atrium移动软交换的大容量、高密度和低功耗也大规模降低机房的数量和对配套设施的要求,所以采用5020 Spatial Atrium移动软交换构筑核心网可以显著降低网络建设的CAPEX,并且可以有效保护今天的投资。

  通过以上分析,在2G核心网向3G演进的过程中以移动软交换为技术基础,采用3GPP R4的组网方式,是传统电信网络向IP网络转型、演进的必然之路。

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